域子域源汇域交界面共轭传热的简介.ppt

域，子域，源/汇，域交界面，共轭传热,讲座 2,CFX-Pre,域,对于每一个计算，CFX要求至少有一个域被定义. 可以是流体，固体或多孔介质域 只有三维的网格集合或包含在其中的三维部件才会被CFX的模拟读取 在“创建域”的对话框里所做的选择会影响到后续的菜单 在共轭传热模拟当中，可以实现流体域，固体域和多孔介质域的任意形式的组合,域,通用选项界面: 基本设定 域的位置: 只允许网格集合或其他3D部件 域的类型: 流体，固体，多孔介质 流体列表: 选择参与计算的流体种类 固体列表: 选择参与计算的固体种类 坐标系: 如果有多于一个的选项的话，选择一个合适的 粒子追踪 (拉格朗日): 选择被追踪的粒子类型 通用选项界面: 域模型 压强: 参考压强 浮力: 指定重力矢量方向 域的运动: 静止或旋转 (如旋转需指定角速度和旋转轴，以及有无其他的旋转模型),域的创建,传热模型 无, 等温, 热能, 总能 湍流模型 不同复杂度的许多模型，包括常用的 k-Epsilon 模型 湍流壁面函数 根据所选的湍流模型自动设定 化学反应和燃烧模型 只有当可变组分混合物作为流体的时候才可选 热辐射模型 如果选择了有温差的传热模型，那么有几种辐射模型备选 附加变量设定 当附加变量被定义后，此处可以设定该变量的各种参数值,流体模型,热传导模型 热能模型 热辐射模型 不选，或蒙特卡罗模型,固体模型,多孔介质域,用于模拟单独网格无法描述的负责几何形状中的流体 面积孔隙率 流体可以通过的几何面积与整个面积之比 体积孔隙率 域中流体的体积与整个体积之比 孔隙损失模型 各向同性损失模型 各向异性损失模型 对以上两种模型，损失都是通过线性或二次函数方式的系数来定义，也可以指定渗透率和损失系数,初始化可以对整个系统做，也可以对各个域单独做 总体来说，初始化时需要设定: - Option=Automatic, 表示求解器自动设定初值 - Option=Automatic with Value, 用户输入具体的初值。牵涉到的变量包括 - 速度矢量 - 静压 - 温度 - 湍流变量 - 其他,初始化,CFX-Pre,子域,在指定3D区域施加源项 创建子域前必须有一个域已经存在 一个域中可以包含多个子域 流体子域必须处于流体域中 固体子域必须处于固体域中 源（和汇）可以是常数或CEL表达式 设定子域一开始需要给子域命名，并选择它所在的域,子域,流体子域允许添加下列源项 (取决于在创建域的时候设定的物理模型): 能量 质量 (连续性) 动量 - 通过设定合适的系数，可以模拟线性或二次函数式的阻力 辐射 - 只适用于单相，可以选择 Discrete Transfer 或 Monte Carlo 模型 附加变量 流体组分 湍流,流体子域,固体子域允许添加下列源项 (取决于在创建域的时候设定的物理模型): 能量 辐射,固体子域,点源,CFX-Pre,用于对单个网格单元施加源项 点源的位置由输入的三维坐标决定 源项将被添加到离制定坐标位置最近的那个网格上 在流体域中，用户可以创建下列点源： - 能量 - 质量（连续性） - 附加变量 - 流体组分 - 湍流 在固体域中，用户只能在点源上施加: - 能量,点源,域交界面,CFX-Pre,连接不同的域或网格集合 允许不匹配的网格粘接 (比如:六面体和四面体) 允许不同域之间的参考坐标系不一样 在不同区域之间可以创建周期性界面 每个域交界面上的边界条件是自动创建的 如图所示，共有八种域交界面可供选择,域交界面,域交界面,此处的域的可选性受前面选定的界面类型控制,此处的域的可选性受前面选定的界面类型和Side 1选定的域控制,1:1 连接方式不适合多孔介质域何在交界面一侧有多个域的流体-流体域交情况.,域交界面：连接方式,自动 首先试1:1的连接方式，不行的话再用GGI 1:1 域交界面两边的网格是一一对应的 GGI 即使在域交界面两边的网格并不对应，GGI 连接也是以一种守恒和隐式的方法实现的 两边的网格类型不一定需要相同 域交界面的两边应该有相同的面积，并且处于同一个平面上。但是 如果两边面积不一样，那么连接会自动作用在两侧重叠的部位 如果两侧之间有“小间隙”或是“小交叉”，用GGI实现连接也是可能的,域交界面: GGI,交界面可能需要被分割成若干段 下面图示的例子需要四个交界面，而不是一个 设定交界面的标准是交界面的两侧有相同的Z和r值,流体-流体 域交界面,流体-流体域交界面连接两个流体域 可以连接两侧不同的参考坐标系 坐标系变化选项: 没有变化: 只连接交界面两侧没有坐标系变化的情况 Frozen Rotor: 各部件之间有固定的相对位置，但坐标系发生相应的变化。适用于稳态分析 Stage: 多个叶片的圆周平均。考虑到了时间平均下的相互影响，但不是瞬态问题。适用于稳态分析 Transient Rotor-Stator: 考虑界面两侧的相对运动，模拟真实的瞬态影响。适用于瞬态分析 Same Frame Frozen Rotor/Stage: 参考坐标系没有变化，但通过“Frozen Rotor style” 或 “Stage style”考虑相应的流道变化,多孔介质域交界面,多孔介质域交界面类型: 流体-多孔介质 连接流体域和多孔介质域 固体-多孔介质 连接固体域和多孔介质域 多孔介质-多孔介质 连接两个多孔介质域 连接多孔介质域的交界面总是用GGI方式来连接,多孔介质域交界面(续),数值离散化假定总压在交界面上不变化 静压在交界面上不连续 假定总焓在交界面上不变化 (总能).,固体域交界面,固体-固体 固体-多孔介质 固体-流体 限制: 一个多相流体域和一个共轭传热的固体域之间的连接方式不能是GGI.,周期性界面,周期性界面可以是旋转的或平移的 可以指定连接类型: 自动 1:1 GGI 可以指定周期性的流固交界面 对流固交界面来说，有一些连接上的限制,共轭传热模拟,CFX中的模拟默认是流体问题的模拟 质量，动量和能量守恒在CFD计算模块中计算 当固体材料的温度分布是我们感兴趣的内容时，我们可以应用共轭传热模拟 典型案例: 管内流动中流体的热传递记忆管壁的温度分布 被厚墙隔开的两股流体之间的热传递情况,为什么要模拟共轭传热?,在CFX-Pre中，固体部份必须被定义成固体域。 共轭传热模拟需要额外考虑如下的因素: 网格要求 多个域 边界条件 域交界面 初始值 求解器控制,如何设定共轭传热模拟？,需要创建至少一个三维区域代表流体域，另一个三维区域代表固体域 请注意CFX要求在创立固体子域以前先创立固体域,流体域,固体域,完整计算域,网格要求,创建一个固体域 在流体模型中，确认热传递选项已经被选中（即传热模型选用Thermal Energy或Total Energy） 在固体模型的热传递选项中选择Thermal Energy 边界条件: - 对流体边界没有什么需要特殊考虑的地方 - 对固体的外部面必须施加固体边界条件（即那些不和流体域相连的面） 求解器控制: - 固体时间长度控制必须用以下两种方式当中的一种定义: - Auto Timescale with optional Solid Timescale Factor - Physical Timescale with re